基于Kano模型與聯(lián)覺體驗(yàn)的兒童交互玩具設(shè)計(jì)

李曉英　董銥垚

關(guān)鍵詞：Kano模型 兒童 交互玩具 聯(lián)覺體驗(yàn) Processing

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2022）02-0060-04

引言

隨著國(guó)家二胎政策的開放以及兒童教育意識(shí)和水平的提高，兒童玩教具產(chǎn)品的市場(chǎng)需求愈發(fā)明顯，同時(shí)，也對(duì)兒童玩教具產(chǎn)品和服務(wù)的專業(yè)質(zhì)量、內(nèi)容水平、安全環(huán)保和人文情感等提出了更高的要求。玩具以其特有的物品屬性特征在兒童的啟蒙教育中扮演著重要角色，對(duì)于發(fā)展兒童的運(yùn)動(dòng)能力、激發(fā)創(chuàng)造力、訓(xùn)練知覺和培養(yǎng)性格等方面起到基礎(chǔ)作用。雖然我國(guó)是玩具生產(chǎn)大國(guó)，但目前在面向兒童玩具的設(shè)計(jì)上，很多玩具僅考慮娛樂性和益智性，缺乏體驗(yàn)感和創(chuàng)新性。本文通過提取現(xiàn)有兒童交互玩具共性設(shè)計(jì)要素，通過Kano模型獲取目標(biāo)用戶需求的設(shè)計(jì)要素，結(jié)合聯(lián)覺體驗(yàn)與Kano模型中興奮型需求要素相匹配的特性，作為本文的設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，進(jìn)行兒童交互玩具創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以提升用戶使用的體驗(yàn)感和滿意度，更好地發(fā)揮玩具的功能屬性。

一、相關(guān)研究

（一）兒童交互玩具現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，交互玩具開始出現(xiàn)于人們視野。以其功能更全面，促進(jìn)兒童全面發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，被國(guó)內(nèi)外各大玩具公司爭(zhēng)相研究開發(fā)。國(guó)內(nèi)對(duì)于交互玩具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)雖已形成一定規(guī)模，但其綜合質(zhì)量良莠不齊，因此兒童交互玩具的市場(chǎng)導(dǎo)向目前仍由歐美玩具品牌占據(jù)，并且國(guó)內(nèi)兒童交互玩具市場(chǎng)份額也一直由國(guó)外玩具品牌主導(dǎo)。通過調(diào)研和網(wǎng)絡(luò)檢索總結(jié)了4款以3-6歲兒童為目標(biāo)用戶，銷量及口碑俱佳的交互玩具，分別為：WEDRAW Eggy. Osmo偵探事務(wù)所、AT Robot和B.Toys兒童交響樂，對(duì)四款玩具的共性設(shè)計(jì)要素進(jìn)行了以下總結(jié)：（1）注重細(xì)節(jié)（2）啟蒙性（3）互動(dòng)性強(qiáng)（4）引導(dǎo)探索（5）激發(fā)創(chuàng)造力（6）交互方式自然（7）體驗(yàn)感（8）易接受（9）趣味性（10）材質(zhì)優(yōu)良（11）智能化（12）引導(dǎo)用戶模仿。見表1。

為對(duì)交互式兒童玩具創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考與指導(dǎo)，本文采用Kano模型對(duì)以上十二項(xiàng)共性設(shè)計(jì)要素結(jié)合Better-Worse系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)側(cè)重排序。

（二）Kano模型理論

Kano模型理論由日本東京理工大學(xué)教授狩野紀(jì)昭（Noriaki Kano）提出，經(jīng)不斷的發(fā)展與完善，被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。從用戶體驗(yàn)出發(fā)，將產(chǎn)品的功能層級(jí)進(jìn)行劃分，獲取用戶需求及滿意度并進(jìn)行排序，以指導(dǎo)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

根據(jù)用戶主觀認(rèn)知，Kano模型將影響用戶滿意度的需求分為五類：即基本型需求、期望型需求、興奮型需求、無差異需求、反向型需求。

基本型需求（M）：產(chǎn)品所必備的功能或?qū)傩?，滿足此需求對(duì)于用戶滿意度并不會(huì)有提升，一旦不滿足此需求，用戶滿意度將極大降低。

期望型需求（O）：此需求與用戶的痛點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，用戶滿意度與此需求的滿足程度呈正相關(guān)性。

興奮型需求（A）：不會(huì)令用戶有過多期望的需求，滿足此需求會(huì)令用戶感到驚喜。但如果不滿足此需求，也不會(huì)降低用戶的滿意度。

無差異需求（I）：此需求是否滿足都不影響用戶滿意度。

逆向型需求（R）：滿足后令用戶體驗(yàn)度、滿意度降低，若不滿足此需求反而可使用戶滿意度提高。

Kano模型與用戶滿意度及需求間的關(guān)系，如圖1。

二、研究過程

（一）基于Kano模型的兒童交互玩具設(shè)計(jì)要素分析

為了解用戶對(duì)目前交互式兒童玩具的需求與體驗(yàn)，采用Kano模型評(píng)價(jià)表對(duì)用戶進(jìn)行調(diào)研。由于3-6歲的兒童尚不具備完成問卷的能力，因此調(diào)研對(duì)象為兒童家長(zhǎng)及兒童教育從業(yè)者。問卷中每個(gè)備選功能都設(shè)置為雙向選擇，以獲取用戶對(duì)于是否具備此功能的態(tài)度，見表2。以上述歸納的12項(xiàng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行問卷設(shè)置。其選項(xiàng)分為五級(jí)，分別是“理所應(yīng)當(dāng)”“驚喜”“討厭”“無所謂”“勉強(qiáng)接受”，見表3。

（二）兒童交互玩具產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素滿意度系數(shù)

回收線上和線下的問卷，剔除17份無效問卷，獲得有效問卷113份。以兒童交互玩具為例。

通過計(jì)算滿意系數(shù)（SI）和不滿意系數(shù)（DSI）確定用戶需求的層級(jí)。

SI=（A+O）/（A+O+M+1）

DSI=-1X （O+M）/（A+O+M+I）

根據(jù)此公式算法結(jié)合問卷回收數(shù)據(jù)，計(jì)算目標(biāo)用戶對(duì)于各功能需求的滿意度系數(shù)，如表4所示。

（三）確立功能需求優(yōu)先級(jí)

統(tǒng)計(jì)問卷調(diào)研的滿意度系數(shù)，以SI為縱坐標(biāo)，DSI為橫坐標(biāo)，建立Better-Worse系數(shù)的四分位圖，更為直觀、明確的獲取用戶對(duì)于交互式玩具的需求要素層級(jí)，見圖2。

根據(jù)Better-Worse系數(shù)四分位圖排除逆向性需求和無差異型需求，并對(duì)必備型需求、期望型需求和興奮型需求的備選功能進(jìn)行重要度排序。

必備型需求：（9）趣味性>（3）互動(dòng)性>（10）材質(zhì)優(yōu)良

期望型需求：（4）引導(dǎo)探索>（1）注重細(xì)節(jié)>（11）智能化

興奮型需求：（5）激發(fā)創(chuàng)造力>（2）啟蒙性>（6）交互方式自然>（7）體驗(yàn)感

結(jié)合三類需求屬性的備選功能重要度排序，將這9項(xiàng)備選功能結(jié)合交互玩具分成以下三類：1.外觀：（10）材質(zhì)優(yōu)良;2.基本功能：（1）趣味性、（11）陪伴性;3.附加功能：（3）激發(fā)創(chuàng)造力（2）體驗(yàn)感（5）啟蒙性（7）互動(dòng)性強(qiáng)（9）易接受。

根據(jù)Better-Worse系數(shù)四分位圖可以得出：這4款玩具在滿足用戶必備型需求的同時(shí)，還滿足用戶的期望型和興奮型需求，并且12項(xiàng)共性設(shè)計(jì)要素，其興奮型需求中占比超過平均值。因此，為獲得用戶體驗(yàn)及提升用戶滿意度，在設(shè)計(jì)中將側(cè)重于4項(xiàng)興奮型需求的設(shè)計(jì)要素。

三、聲趣——兒童交互玩具設(shè)計(jì)方案

（一）激發(fā)創(chuàng)造力

1.聯(lián)覺體驗(yàn)為切入點(diǎn)：根據(jù)Kano模型問卷的結(jié)果得出其興奮型需求主要體現(xiàn)于教育啟蒙性和用戶體驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，參考其他兒童交互玩具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和學(xué)者研究進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐。

熊寧輝在《聯(lián)覺與創(chuàng)造性一西方聯(lián)覺在跨學(xué)科領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用》中指出：聯(lián)覺體驗(yàn)在教育中本質(zhì)上就是一種啟蒙作用，聯(lián)覺訓(xùn)練旨在激活大腦，將個(gè)人的潛意識(shí)與主觀靈感相聯(lián)系，激發(fā)想象力與創(chuàng)造力。黃小蕊將聯(lián)覺應(yīng)用于藝術(shù)教育中，激發(fā)兒童對(duì)藝術(shù)的興趣，提高認(rèn)知水平，發(fā)展創(chuàng)造性思維。李玉瓊通過研究及實(shí)驗(yàn)得出在兒童的玩教具中運(yùn)用聯(lián)覺體驗(yàn)，具有培養(yǎng)藝術(shù)興趣和提升創(chuàng)造力的促進(jìn)作用。程寬設(shè)計(jì)了名為“prism”，以小車為造型的兒童玩具，小朋友在紙上用彩筆涂鴉出彩色軌跡，讓“prism”沿著軌跡駛過，“prism”識(shí)別不同色彩的軌跡，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的音符，兒童通過與玩具的游戲互動(dòng)獲得聯(lián)覺啟發(fā)，培養(yǎng)創(chuàng)造力。英國(guó)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)一音樂交互系統(tǒng)一互動(dòng)音樂漆機(jī)（Interacting with the Music Paint Machine），創(chuàng)造一個(gè)游戲場(chǎng)景，讓用戶戴上移動(dòng)傳感器進(jìn)行樂器演奏并隨機(jī)移動(dòng)身體，移動(dòng)范圍內(nèi)有顏色各異的壓力墊，沿不同方向移動(dòng)身體，通過踩踏壓力墊進(jìn)行顏色選擇來創(chuàng)建數(shù)字繪畫，通過給演奏者同步的畫面反饋，來引導(dǎo)體驗(yàn)者進(jìn)行創(chuàng)造，見圖3。

通過對(duì)現(xiàn)有兒童交互玩具創(chuàng)新設(shè)計(jì)和學(xué)者研究分析得出，將聯(lián)覺體驗(yàn)應(yīng)用于兒童玩具設(shè)計(jì)有助于激發(fā)兒童創(chuàng)造力，并且聯(lián)覺體驗(yàn)所產(chǎn)生的影響符合Kano模型所得出的興奮型需求。

2.聯(lián)覺體驗(yàn)的理念：聯(lián)覺又稱“通感”，人類在受到外界刺激時(shí)，各感官在解析過程中并不是各司其職，而是在共同發(fā)揮作用，從而產(chǎn)生了感覺上的融合。聯(lián)覺是人體的感官系統(tǒng)受到刺激后，產(chǎn)生感覺上的共鳴，從而形成內(nèi)心映射，這就是“聯(lián)覺”效應(yīng)。

視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺是人的五大感官通道。聯(lián)覺由感官的連結(jié)和互通觸發(fā)，因此引起聯(lián)覺效應(yīng)的產(chǎn)生形式是多樣的，如視覺與聽覺、視覺與觸覺、聽覺與觸覺等。聯(lián)覺體驗(yàn)是本覺和移覺共同作用的結(jié)果，即通過已有的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知伴隨聯(lián)想，再由一種或者多種感官體驗(yàn)的刺激共同觸發(fā)。

3.聯(lián)覺體驗(yàn)對(duì)于激發(fā)兒童創(chuàng)造力的意義：兒童認(rèn)知與智力的發(fā)展主要是以感官系統(tǒng)的發(fā)展為基礎(chǔ)，意大利兒童教育學(xué)家Maria Montessori認(rèn)為，3至6歲的兒童對(duì)于大小、形狀、聲音、氣味和顏色等刺激物的感覺性特征特別敏感，是兒童通過感覺獲取信息并轉(zhuǎn)化為自我認(rèn)知的關(guān)鍵時(shí)期。兒童的智力和思維成長(zhǎng)情況與感官能力提升呈正相關(guān)性。聯(lián)覺體驗(yàn)在兒童啟蒙中的意義在于從多感官體驗(yàn)出發(fā)，在生理角度對(duì)兒童進(jìn)行刺激，促進(jìn)其思維和智力發(fā)育。引導(dǎo)兒童調(diào)動(dòng)各項(xiàng)感知去認(rèn)識(shí)與感受信息，在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生聯(lián)想和共鳴，不僅能夠深化他們的印象與理解，還能拓展想象力和創(chuàng)造力。

（二）啟蒙性

藝術(shù)熏陶與啟蒙是兒童的潛在需要，對(duì)于藝術(shù)活動(dòng)和藝術(shù)創(chuàng)作的喜愛是兒童的天性。研究表明，兒童在進(jìn)行藝術(shù)活動(dòng)時(shí)心情更為愉悅，表現(xiàn)也更為積極。由于觸發(fā)聯(lián)覺體驗(yàn)的形式是多樣的，視覺與聽覺較其他感官聯(lián)覺更容易被兒童接受和理解，基于視聽聯(lián)覺體驗(yàn)的設(shè)計(jì)更能激發(fā)出兒童對(duì)音樂和美術(shù)的多維體驗(yàn)的想象，引起內(nèi)心共鳴并形成心理映射，是美術(shù)和音樂的審美啟蒙中重要的心理過程。因此在兒童交互玩具的設(shè)計(jì)中，將以視聽聯(lián)覺作為聯(lián)覺體驗(yàn)的觸發(fā)形式。

（三）交互方式自然

本文擬定的研究人群為3-6歲的兒童，這個(gè)階段的兒童大腦呈現(xiàn)活躍狀態(tài)并形成大量突觸，身體機(jī)能發(fā)展迅速且趨于完善。3-6歲也是兒童視、聽覺能力發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，兒童對(duì)造型、色彩和聲音等的認(rèn)知處于發(fā)展階段，已經(jīng)具有感知旋律和節(jié)奏的洞察力。對(duì)聽到的旋律能夠迅速接受并進(jìn)行哼唱，因此兒童交互玩具設(shè)計(jì)實(shí)踐將以兒童喜歡哼唱這個(gè)行為特征作為該交互式玩具的設(shè)計(jì)開發(fā)對(duì)象。根據(jù)用戶習(xí)慣行為進(jìn)行游戲交互，滿足用戶對(duì)于交互方式自然的設(shè)計(jì)要素需求。

（四）體驗(yàn)感

聯(lián)覺體驗(yàn)由感官體驗(yàn)相互聯(lián)結(jié)而觸發(fā)，是感官至思維層面甚至心理層面的一種全新的體驗(yàn)。通過前期研究，本文提出基于交互玩具的用戶聯(lián)覺體驗(yàn)轉(zhuǎn)化流程，見圖4。在用戶與聲趣玩具載體交互過程中，為提升用戶體驗(yàn)并充分觸發(fā)聯(lián)覺體驗(yàn)，兒童交互玩具的內(nèi)置程序會(huì)對(duì)用戶的音頻進(jìn)行解析，并在顯示器中轉(zhuǎn)化成為隨聲音頻率、音高、停頓等特征進(jìn)行實(shí)時(shí)變化的視覺影像。

四、聲趣——兒童交互玩具設(shè)計(jì)實(shí)踐

（一）“聲趣”的交互設(shè)計(jì)及游戲形式

聲趣的游戲流程如圖5所示：為促進(jìn)用戶的社交，增強(qiáng)親子之間的互動(dòng)，將游戲設(shè)為三種體驗(yàn)?zāi)Ｊ?以兒童喜歡哼唱和咿呀學(xué)語這個(gè)行為為切入點(diǎn)，在玩具的引導(dǎo)下讓用戶通過發(fā)聲的形式輸入用戶的音頻，聲趣會(huì)迅速對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并予以視覺反饋;根據(jù)實(shí)際使用需求，用戶可選擇靜幀圖片和視頻等媒介保存其動(dòng)態(tài)交互影像，便于家庭成員之間的記錄、分享和傳播，豐富家庭氛圍和樂趣。

（二）“聲趣”的交互實(shí)現(xiàn)

根據(jù)聲趣的游戲形式，為使用戶通過沉浸式體驗(yàn)情境獲得聯(lián)覺體驗(yàn)，需通過玩具屏幕對(duì)用戶的輸入進(jìn)行實(shí)時(shí)的影像反饋。本文選擇以主觀的影像畫面編輯，結(jié)合客觀的聲音屬性為設(shè)計(jì)視覺動(dòng)態(tài)影像的要素?；诼暼?duì)于聲音反饋的實(shí)時(shí)性和互動(dòng)性，本文研究采用Processing軟件來創(chuàng)建界面影像的顯示，具體項(xiàng)目如下：

1.“聲趣”在程序上的“聲畫”對(duì)應(yīng)關(guān)系：用戶個(gè)體的聲音特征各有差異，對(duì)聲音特征進(jìn)行解析匹配相應(yīng)的視覺影像。聲音中有音調(diào)、音色、頻率、音長(zhǎng)和響度等特征要素，這些特征都可成為數(shù)字化影像的成像依據(jù)，如頻譜、振幅、響度、頻率分別對(duì)應(yīng)顏色、尺寸、飽和度和畫面元素的運(yùn)動(dòng)速度。畫面具有啟發(fā)兒童審美意識(shí)的功能，在色彩變化范圍上應(yīng)設(shè)置合適的區(qū)間，過度使用明度和飽和度較高的顏色也會(huì)對(duì)兒童的視力帶來負(fù)擔(dān)。所以在色彩的搭配上應(yīng)進(jìn)行和諧有序的組合，圖案設(shè)計(jì)上也不宜太過復(fù)雜，如圖6（以鈷藍(lán)為例）。

Processing中動(dòng)態(tài)圖形設(shè)計(jì)主要由兩個(gè)要素構(gòu)成：視覺構(gòu)成元素和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)兒童對(duì)于視覺影像的偏好，結(jié)合聲音屬性利用Processing建立聲畫對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表5。

2.游戲?qū)嵗寒嬅嬖仉S聲音的響度和頻率特征變化，響度越高，頻率越快，畫面逐漸飽滿，畫面顏色的飽和度、明度也隨聲音的響度和頻率產(chǎn)生變化，見圖7、8。

3.聲趣的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：硬件主要有顯示器、Arduino Uno單片機(jī)、微處理器、麥克風(fēng)和電機(jī)等組成。程序主要由Processing的Java語言編寫，程序編寫完成后，設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，將程序下載存儲(chǔ)至 Arduino Uno單片機(jī)。

硬件系統(tǒng)應(yīng)用流程說明：①麥克風(fēng)作為輸入端，單片機(jī)通過麥克風(fēng)采集用戶的音頻和聲音信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)。②單片機(jī)對(duì)采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行解析，根據(jù)電壓信號(hào)的頻率變化進(jìn)行接收，輸出到顯示器。③顯示器進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新顯示，實(shí)現(xiàn)畫面與聲音信息同步的實(shí)時(shí)可視化影像。

（三）“聲趣”的產(chǎn)品原型

美觀易用的造型設(shè)計(jì)是玩具設(shè)計(jì)的重要要素之一，還可以向用戶傳達(dá)該玩具的功能、特點(diǎn)和使用方式。3-6歲的兒童進(jìn)入了秩序敏感期，需要和諧、明快、鮮明的色彩，對(duì)事物的認(rèn)知簡(jiǎn)單而直觀，喜歡直觀、夸張、圓潤(rùn)和熟悉的形態(tài)，對(duì)于具有娛樂性的卡通造型尤為青睞。玩具的尺寸大小也應(yīng)符合兒童的體型以及3-6歲兒童這一年齡段的行為習(xí)慣，見圖9。

結(jié)語

本文通過Kano模型對(duì)現(xiàn)有兒童交互玩具案例進(jìn)行共性設(shè)計(jì)要素提取并以此設(shè)置問卷，挖掘用戶對(duì)于兒童交互玩具的潛在設(shè)計(jì)需求，并通過Better-Worse系數(shù)對(duì)于“必備型需求”“期望型需求”和“興奮型需求”的需求要素進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，最終得出設(shè)計(jì)要素的側(cè)重點(diǎn)，結(jié)合聯(lián)覺體驗(yàn)進(jìn)行兒童交互玩具的優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。以聯(lián)覺體驗(yàn)為切入點(diǎn)滿足用戶對(duì)于激發(fā)創(chuàng)造力、提升體驗(yàn)感以及增強(qiáng)互動(dòng)性的需求。以期對(duì)兒童啟蒙教育產(chǎn)生良性作用，幫助兒童在更多元的成長(zhǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更加全面的發(fā)展，也為兒童交互玩具設(shè)計(jì)提供一種參考。

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